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    [分享]高斯激光光束重塑成Donut模式 [复制链接]

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    离线infotek
    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-06
    案例97.01 @mNJ=mEV  
    RG&6FRoq  
    此案例演示了如何设计一个衍射光束整形器来将高斯激光束重塑到donut模式。 y1#O%=g  
     ]L8q  
    1.建模任务 .it2NS  
    x9~[HuJ  
    建议在开始这个案例之前，完成案例LBS.001 vK:QX$b  
    :3 y_mf>  
    照明光束参数 g|4w8ry  
    Ka.Nr@Rq*~  
    JhJLqb@q  
    S>#R_H<(  
    }[v~&  
    波长：632.8nm `iQqhx  
    激光光束直径（1/e2）：1mm SM<d  
     :u-.T.zZl  
    期望输出场参数 B2(,~^39  
    sf)W~Lx 5a  
    "H?QqrKx  
    (u9Zk~)F  
    a_{6Qdl  
    直径：0.5mm :,^>d3k  
    效率：>95% N~| t!G*9  
    SNR：>30dB n_9x"m$  
     r.<JDdj  
    2. 生成Donut模式 *KJ7nRKx(w  
    sOz sY7z3Z  
    >0T Za  
    dhtb?n{  
    'F7VM?HBfg  
     Source→Basic Source Models→Gaussian Wave对话框可以用于生成donut模式。 e T-9  
     模式系统必须选择Laguerre Gaussian Mode。 L=g_@b   
     模式级次必须设置为（0×1）。 eO[c lB  
     u w"*zBxl  
    3. 生成设计文档 e "n|jRh  
    )8'jxiGs  
     OD|1c6+X  
    " '[hr$h3  
    /< QSe  
    O,irpQ  
    l"5y?jT  
     点击Start→Diffractive Optics→Diffractive Beam Shaper...来生成设计文档。 a:}E& ,&M  
     将入射场和信号场还有所有参数设置如左图。 j 3P$@<  
     9^\hmpP@D  
    4.设计文档 z 6cYC,  
    L;yEz[#xaT  
    g`3H(PVg  
    t 7^D-l  
    w+=Q6]FxJ  
     第一步，使用几何光束整形方法来计算光束整形透过率函数。 $ S~%KsC  
     分离类型选为旋转对称。 pBU]=[M0  
     kFwxK"n@C  
    5. 光束整形传输 U&Ab# m;  
    =:/>6 H1x  
    x8/us  
    41}/w3Z4  
    s.rT]  
     光束整形的透过率函数可以由几何光学方法来计算。 .eY`Ri<3t  
     透过率函数作为波动光学优化的起点。 n_P(k-^U*  
     若在透过率函数中心添加一个涡旋相位，将增加donut模式的焦点深度和对比度。 ?!7 SzLll  
     #HG&[Ywi  
    6. 生成相位涡旋 sOQcx\dK  
    RH~sbnZ)F  
    o(Kcs-W2  
    H+`*Y<F@  
    u`6/I#q`  
    G"> 0]LQ  
    SUu >6'LN  
     相位涡旋可以通过Functions→Single Phase Dislocation菜单选项生成。 *l-`<.  
     将相位涡旋的孔径直径与透过率函数的直径一致。 `Cg^in\  
    pl\b-  
    jsdBd2Gdc  
    p8>R#9  
    lsFfb'>  
     光束整形器透过率函数的采样参数可以在设计文档的“Specification”页面找到。 O<`,,^4w/  
     透过率函数的直径由采样点数量乘以采样距离生成。 .YC;zn^  
    tBv3~Of.  
    @h(!<Ux_  
    相位涡旋必须在中心。 Q S;F+cmTh  
    ytz8=\p_b  
    yQwVQUW8B  
    = t-fYV  
    相位涡旋的采样点的距离必须等于光束整形器透过率函数的采样距离（参见设计文档）。     ttj2b$M,  
    4#h ?Wga  
    5. 波动光学优化的传输 QkE,T0,/?h  
    n ,1tD  
    S.hC$0vrj  
    UE;Bb*<   
    1|/'"9v  
    !-RwB@\  
    0[9I0YBJ  
    /{R3@,D[]  
     几何光束整形器透过率函数与涡旋相位透相乘之后得到修改后的透过率函数。 oZ-FF'  
     相位涡旋将在激光光束上“钻”一个洞。 A$<>JVv  
               i6PE6> 1/  
    7.设置透过率函数 G4m4k  
    HEpM4xe$  
    k9&@(G[K3  
    @>:i-5  
    ]>vf9]  
     使用“Set”按钮来修改后的透过率函数设置为初始透过率函数。 ^W}MM8 '  
     这个透过率函数将用于进一步波动光学优化。 9gR.RwR X  
     /x/4NeD  
    8.由IFTA进行优化 B@-"1m~la?  
    K7Gm-=%  
    P}l#VJWp  
    fkG##!  
    8nsZ+,@+[  
     将透过率函数类型转换为“Quantized Phase-Only”。 phS>T  
     输入相位级次 L;Vq j]_  
    H+R7X71{  
    [ro t  
    gD1+]am  
    t9Vb~ Ubdb  
     选择迭代傅里叶变换算法（IFTA）来优化。 G h=<0WaF=  
     禁用生成一个初始透过率函数并调整迭代步数。 pw;r 25   
     可以通过单击“Configure”按钮禁用优化函数的日志记录。 */Cj$KY70  
     esteFLm`6  
    9.光路图 |lE-&a$xd  
    &SrGh$:X  
    CrO`=\  
    :])JaS^  
     在光路图中设置优化后的光束整形器透过率函数来分析系统。 fCr\u6Tb  
    eQ\jZ0s;p  
     ]<+3Vw  
    wI>h%y-%!  
    10.设计结果 ?UJSxL  
       hv{87`L'K(  
    zv@bI~3~  
    F"v:}Vy|   
    11.结论 y<v|X2  
     VirtualLab Fusion允许设计衍射光束整形器。 Oa1'oYIHg  
     可以生成Donut模式。 \kyM}5G(<0  
     一个在光束整形元件中心的相位涡旋帮助增大生成的donut模式焦点的对比度和深度。 f,JX"  
    Br&^09S  
     {( dP  
    QQ：2987619807 .OV-`TNWj  
     
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